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天文新發現|世上最強相機「開眼」探索暗能量之謎

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位於智利的「暗能量相機」(Dark Energy Camera),日前首度進行拍攝。圖為距離地球6千萬光年的NGC 1365螺旋星系。(DES項目)

全球最強大的天空測繪設備「暗能量相機」,9月12日首度進行拍攝,此一解析度高達5.7億像素的數位相機,能捕捉80億年前來自遙遠星系的光線,這些光線或將有助於理解暗能量,解答「為何宇宙正在加速膨脹」此一謎題。

編譯 ◎ 陳俊村、方菲

據Phys.org網站報導,由多國科學家合作組成的「暗能量巡查」(Dark Energy Survey,DES)項目日前宣布,由美國能源部等機構出資、來自三大洲的科學家與工程人員花費八年規劃與興建的「暗能量相機」(Dark Energy Camera),已於9月12日拍到南方天空的第一張照片。

對此,美國能源部高能物理分部副主任賽格里斯特(James Siegrist)表示,這代表人類在探索宇宙的邊疆上,開啟了重要的新紀元。他說:「其結果將使我們更加理解暗能量之謎,以及它對宇宙的意義。」科學家認為,暗能量導致宇宙膨脹得越來越快。「暗能量相機」將幫助科學家了解,為何宇宙正在加速擴張,而非因重力而減緩。

報導說,「暗能量相機」是這類儀器中最強大的一個。在每次快拍中,它能接收來自80億光年之遙,超過10萬個星系以上的光。該相機對於非常紅的光極度敏感,有助於世界各地的科學家進行星際探索,其範圍可從研究太陽系內的小行星到了解宇宙的起源與命運。

DES項目將利用此一新相機完成有史以來規模最大的星系巡查,並利用這些資料探測暗能量,以研究星系團、超新星、星系的大規模聚集以及弱重力透鏡效應(weak gravitational lensing)。這將首次使單一實驗室進行這四種方法成為可能。

「暗能量相機」由美國能源部的費米國家加速器實驗室(Fermi National Accelerator Laboratory)打造,並安裝在一座位於智利的望遠鏡上。除了能源部之外,該相機的資助機構還包括英國、西班牙、巴西、德國與瑞士等國的相關單位。

研究:宇宙中確實存在暗能量

據太空網(space.com)近期報導,自上個世紀20年代以來,科學家便知道宇宙在不斷的膨脹。大多數研究人員假設萬有引力會減慢膨脹,甚至有一天宇宙會開始收縮。但在1998年,兩個獨立的研究小組發現宇宙的膨脹正在加速。

暗能量被認為是導致宇宙膨脹的物質,充斥宇宙73%的空間,但目前沒有人能說清它究竟是什麼。另外23%的空間是同樣神祕的暗物質(Dark Matter),只有4%的空間是我們可以看得見摸得到的「正常」物質。並非所有的天文學家都認同暗能量的存在,也有些人試圖證實暗能量在過去一直存在。

來自英國樸茨茅斯大學(University of Portsmouth)的研究人員鮑勃•尼科爾(Bob Nichol)在一份聲明中說:「暗能量是這個時代最大的科學奧祕,所以這麼多人懷疑它的存在並不令人驚訝,但最新的研究讓我們比以往都更有信心地相信,這個神祕的宇宙組成部分是真實存在的,儘管我們還不清楚它的構成。」

科學家稱,證實暗能量存在的最好證據之一是所謂的整合薩克斯沃爾夫效應 (Integrated Sachs Wolfe effect)。1967年,天文學家薩克斯(Rainer Sachs)和沃爾夫(Arthur Wolfe)提出,宇宙微波背景輻射(Cosmic Microwave Background)——來自宇宙大爆炸產生的熱量散發出來的放射線——經過宇宙中大型物質的引力場時,會輕微地變得更藍。

幾十年後,科學家遵循這樣的規律進行研究,他們認為可以將遠處的宇宙微波背景輻射的溫度和附近星系的位置圖進行比較,來尋找這些光能的微小變化。

如果暗物質不存在,那麼兩者之間沒有任何對應關係,反之,暗能量的存在會導致宇宙微波背景輻射在經過大型物質團時獲得能量,變得更熱。


天文學家認為,宇宙中存在暗能量的概率為99.996%。圖為Abell 1689星系團。(NASA/ Getty Images)

在此次研究中,研究人員重新審視了反對整合薩克斯沃爾夫效應的理由,並更新了星系的位置圖。最後,研究小組認為,有99.996%的可能性是暗能量導致宇宙微波背景的一些區域更熱。◇
 

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